Eksperiment otkrio kako je počeo život na Zemlji

Život iz neživog – karika koja nedostaje

Teorija evolucije objašnjava kako se život razvijao nakon što je jednom nastao.

Međutim, nauka do sada nije u potpunosti razjasnila kako su prvi oblici života nastali iz nežive materije. Taj dio biološke istorije naziva se abiogeneza. Nju je izuzetno teško rekonstruisati jer je praktično nemoguće pronaći fosilne zapise takvih procesa iz tog perioda.

Hipoteza o RNK svijetu

Hipoteza o RNK svijetu sugeriše da je ribonukleinska kiselina (RNK), jednostavnija, jednolančana srodnica dvolančane dezoksiribonukleinske kiseline (DNK), igrala ključnu ulogu u nastanku najranijih oblika života, jer je mogla skladištiti genetičke informacije i istovremeno obavljati hemijske reakcije potrebne za samoreplikaciju i katalizu procesa, prije pojave DNK i proteina.

Kataliza znači da je RNK mogla ubrzavati hemijske reakcije bez toga da se sama pritom troši. Drugim riječima, neki molekuli RNK ponašali su se poput današnjih enzima.

U najranijem razdoblju Zemljine istorije još nije bilo proteina, koji danas obavljaju gotovo sve katalitičke uloge u živim ćelijama. Hipoteza o RNK svijetu pretpostavlja da je RNK tada imala dvostruku funkciju – da je nosila genetsku informaciju i istovremeno omogućavala da se hemijske reakcije odvijaju brže i efikasnije, uključujući reakcije neophodne za vlastito umnožavanje. To je ključno jer bi se bez katalize većina takvih reakcija odvijala presporo da bi omogućila nastanak i održavanje života.

U RNK svijetu preteča života mogla je istovremeno pohranjivati nasljedne informacije, kopirati samu sebe i katalizirati osnovne hemijske reakcije neophodne za vlastito umnožavanje i opstanak, što su ključne karakteristike živog organizma.

Šta je studija otkrila?

U novoj studiji, objavljenoj u časopisu Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), Juta Hirakava (Yuta Hirakawa) sa Univerziteta Tohoku, jednog od vodećih u Japanu, i njegov tim simulirali su uslove slične onima koji su mogli postojati u podzemnim zalihama vode i vodonosnim slojevima u tlu i stijenama, kao i u isušujućim bazenima na ranoj Zemlji – plitkim lokvama u kojima se voda povremeno zadržavala, a zatim isparavala.

„RNK je možda bila prvi informacioni molekul koji je omogućio darvinističku evoluciju, a time i život, na hadskoj Zemlji i/ili na noahijskom Marsu (had i noahij su geološka razdoblja, nap. aut.). Stoga je svaki model koji pokazuje kako RNK može nastati iz jednostavnih organskih molekula od velikog značaja za razumijevanje nastanka života u okviru hipoteze o RNK svijetu kao prvom“, navode autori u uvodu studije.

U eksperimentima su naučnici kombinovali osnovne sastojke RNK – šećer ribozu, fosfate i četiri nukleobaze od kojih je RNK sastavljena (adenin, guanin, citozin i uracil) – sa mineralima borata i bazaltnim stijenama. Smjesu su zatim podvrgli ciklusima zagrijavanja i sušenja, čime su oponašali prirodne procese isparavanja i ponovne hidratacije koji su mogli biti česti u tadašnjim uslovima. Pod takvim okolnostima molekuli RNK su se spontano formirali, bez aktivnog ljudskog uticaja u ključnim koracima procesa sinteze, što je do sada predstavljalo jednu od najvećih prepreka u istraživanjima abiotičkog, odnosno neživog porijekla RNK.

Posebno je zanimljivo što novo istraživanje ključnu ulogu pripisuje boratima – mineralima za koje se ranije smatralo da ometaju prebiotičke hemijske reakcije. U ovoj studiji borati su pokazali suprotan efekat: stabilizovali su ribozu, inače veoma nestabilan molekul, i pomogli u važnim hemijskim koracima koji vode ka formiranju RNK. Naučnici su zaključili da borati nisu prepreka na putu ka RNK, već naprotiv – važan dio uspješne sinteze RNK u uslovima sličnim prirodnim.

Jedan od učesnika istraživanja, Stiven Bener (Steven Benner) iz Fondacije za primjenjenu molekularnu evoluciju (Foundation for Applied Molecular Evolution), izjavio je za Scientific American da rezultati sugerišu kako RNK može biti „intrinzičan ishod“ na planetama koje imaju slične geološke uslove kao rana Zemlja.

To, kako je dodao, implicira „da života ima posvuda“.

Uzme li se u obzir i činjenica da je riboza otkrivena u uzorcima koje je na asteroidu Benu (Bennu) prikupila NASA-ina misija OSIRIS-REKS (OSIRIS-REx), dolazi se do zaključka da su ključni sastojci RNK mogli biti dopremljeni na Zemlju iz svemira.

Sastojci života iz svemira

Ovaj eksperiment dodatno potkrepljuje hipotezu da RNK nije samo teorijska mogućnost, već molekul koji se zaista može formirati u uslovima sličnim onima na ranoj Zemlji, bez potrebe za ljudskom intervencijom.

Iako ovaj rad ne daje konačan odgovor na pitanje kako je tačno nastao prvi život, on predstavlja najbližu eksperimentalnu potvrdu do sada da je RNK svijet mogao biti početna faza života na Zemlji i da su prirodni procesi mogli dovesti do stvaranja prve genetičke i katalitičke molekule prije pojave DNK i proteina.

(Indeks)